专利名称：生物质粉尘燃料燃烧设备及生物质粉尘燃料燃烧方法
技术领域：
本发明涉及能源再生与应用技术领域，尤其是涉及一种生物质粉尘燃料燃烧设备及方法。
背景技术：
20世纪70年代世界经历了两次石油危机，世界石油消费量却没有丝毫减少的趋势。此后，石油煤炭所占比例缓慢下降，天然气的比例上升。世界能源体系正面临着抉择， 保障可靠的、廉价的能源供应实现向低碳、高效、环保的能源供应体系的迅速转变，是当前面临的两大能源挑战。同时核能、风能、水力、太阳能等其它形式的新能源逐渐被开发和利用，形成了目前以化石燃料为主和可再生能源、新能源并存的能源结构格局。逐步减少石化能源的消耗，提高可再生能源的利用，能否成功解决这两个问题，将决定人类社会未来能否实现繁荣。因此低碳经济、新型环保可再生能源开发的话题成为全世界关注的热点，各国竞相出台新能源政策。生物质能，包括厌氧发酵技术、直接燃烧、沼气技术等，主要应用于农村。生物质能作为农村的一种补充能源，对于充分利用农、林业的废弃物和改善环境污染等有积极意义。生物质燃料是将农作物秸杆、木屑、锯末、花生壳、玉米芯、稻壳、树枝、树叶、干草通过破碎、粉碎后直接利用的燃料。无任何添加剂和粘结剂，是一种可再生的清洁能源。根据中华人民共和国《可再生能源法》的要求，国家发改委于2006年8月组织编制了《可再生能源中长期发展规划》，提出了 2010年至2020年可再生能源的发展目标和任务，并确立了生物质粉尘燃料可成为现代清洁能源的地位。生物质粉尘燃料作为原煤、石化能源的补充燃料，可用于秸秆气化的热源，也可作为生物质锅炉的热源，对于生物质粉尘燃料的回收利用有利于节能减排。目前，我国城市拥有大量的小型燃煤锅炉，其中大都分布在城市内及城市周边，由于烧的都是含硫量高的劣质煤，因小型锅炉无脱硫装置，加上司炉水平低等因素，冒黑烟、 硫污染等直接影响了城市及周边的空气质量，为此，取消城市小型煤锅炉及煤改气、电的呼声很高，且许多城市已采取了行动，但由于气源紧张、电价昂贵，城市热力覆盖能力有限，因此仍有很多气、电能源不足的城市或地方未能得到彻底改善。用清洁的生物质燃料替代煤， 在这些城市和地区的小型锅炉内使用就成为首选。然而，目前大多数小型锅炉的结构均不适合使用生物质燃料，仍存在冒黑烟、粉尘污染等现象。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明目的在于提供一种生物质粉尘燃料燃烧设备及生物质粉尘燃料燃烧技术，将生物质粉尘燃料(微米颗粒)与空气按照一定的配比混合后进行燃烧，有效利用成本低、燃烧清洁和热值高的生物质粉尘燃料作为替代天然气与原煤等的能源原料，使生物质粉尘燃料能够充分燃烧，从而降低其对环境污染的程度。
为了进一步提高热效率，降低运行费用，首先要确保生物质粉尘燃料充分燃烧，在确定单位时间内所需的热量，计算粉尘燃料量之后，要计算出空气的配比量，然后利用鼓风机及气量调节阀控制送风量，其次确保热效率，送风量少了则燃烧不完全，多了则降低热效率。为了实现上述发明目的，本发明提供一种生物质粉尘燃料燃烧设备，包括燃烧器，通过燃烧生物质粉尘燃料产生热量；送料机构，向该燃烧器输送生物质粉尘燃料；鼓风机构，向该燃烧器输送空气；以及混合及调节机构，混合及调节所述生物质粉尘燃料和所输送空气，使得所述燃烧生物质粉在该燃烧器内充分燃烧并获得满足需求的热量。根据本发明的实施例，其中，根据该生物质粉尘燃料燃烧设备的单位时间所需热量，计算所述生物质粉尘燃料的单位时间消耗量和所输送空气的单位时间消耗量，据此调节所述生物质粉尘燃料的送料量与所输送空气的送风量的配比、以及在将这两者混合后的总量。根据本发明的实施例，该送料机构包括填料室，填充所述生物质粉尘燃料；送料斗，设置在该填料室下方并与其连通，用以输送所述生物质粉尘燃料；送料调节阀，设置在该送料斗下方并与其连接，用以调节所述生物质粉尘燃料的送料量；以及送料管，连接该送料调节阀，按照调节后的送料量输送生物质粉尘燃料。根据本发明的实施例，该填料室和该送料斗被置于送料支架上。根据本发明的实施例，该鼓风机构包括鼓风机，向该燃烧器输送空气；送气调节阀，设置在该鼓风机之后并与其连接，用以调节所输送空气的送风量；以及送气管，连接该送气调节阀，按照调节后的送风量输送空气。根据本发明的实施例，该鼓风机被置于鼓风机支架上。根据本发明的实施例，该混合及调节机构包括混料管，与该送料管和该送气管连通，用以输送混合后的所述生物质粉尘燃料和所输送空气；以及混料调节阀，与该混料管连接，用以调节所述生物质粉尘燃料和所输送空气的总量，其中所述生物质粉尘燃料和所输送空气经过该混料调节阀的总量调节后被送至该燃烧器进行燃烧。根据本发明的实施例，所述生物质粉尘燃料的含水率为7% -15%。根据本发明的实施例，其中，该燃烧器被用来作为燃气锅炉、秸秆气化等设备的燃烧炉。根据本发明的实施例，所述生物质粉尘燃料为粉末状颗粒，平均粒径小于0. 1毫米。为了实现上述发明目的，本发明还提供一种生物质粉尘燃料燃烧方法，其应用如上所述的生物质粉尘燃料燃烧设备进行生物质粉尘燃料的燃烧，该方法包括送料步骤，在填料箱中填入生物质粉尘燃料，通过送料斗和送料调节阀将经过送料量调节后的生物质粉尘燃料送入上料管中；送风步骤，由鼓风机鼓风，通过送气调节阀将经过送风量调节后的所输送空气送入送气管中；混料步骤，在混料管中混合所述生物质粉尘燃料和所输送空气，通过混料调节阀将总量调节后的所述生物质粉尘燃料和所输送空气送入燃烧器；以及燃烧步骤，使得所述燃烧生物质粉在该燃烧器内充分燃烧并获得满足需求的热量。根据本发明的实施例，所述生物质粉尘燃料的送料量的调节范围为30kg/ h-300kg/h。根据本发明的实施例，所输送空气的送风量的调节范围为500m7h-2000m7h。根据本发明的实施例，在送料和送风步骤中，根据该生物质粉尘燃料燃烧设备的单位时间所需热量，计算所述生物质粉尘燃料的单位时间消耗量和所输送空气的单位时间配比量，据此调节所述生物质粉尘燃料的送料量与所输送空气的送风量的配比、以及这两者混合后的总量。根据本发明的实施例，在燃烧步骤中，该燃烧器中的温度被控制为500°C至 1200°C之间，在该燃烧器中的气压为常压。根据本发明的实施例，在燃烧步骤中，所述燃烧器中的燃烧尾气从烟囱排出。本发明的生物质粉尘燃料燃烧设备的优点如下1、相对于天然气与原煤等能源，生物质粉尘燃料具有成本低、燃烧清洁、热值高等优点，因此将燃烧生物质粉尘燃料作为中小型新兴加热源，可以降低运行成本，提高整个燃烧设备的热效率。2、彻底解决了生物质燃料在锅炉中的燃烧不充分问题。它在满足燃烧条件下可以代替天然气，燃烧后的成分为H2O和CO2，无其他污染物。3、能够稳定维持地进料，燃烧区可迅速形成高温区，燃烧充分，燃料利用率高，不冒黑烟，烟气在高温炉膛内停留时间长，热效率高。4、燃料燃烧连续，工况稳定，不受添加燃料或捅火的影响。5、操作简单、方便，无需繁杂的操作程序。6、燃料适应性广。7、本发明的燃烧设备可广泛用于旧的燃煤锅炉的改造及与新制造的生物质锅炉的配套生产，具有极好的市场应用前景。
图1为本发明的生物质粉尘燃料燃烧设备的结构示意图；图2为本发明的生物质粉尘燃料燃烧方法的流程图。其中的附图标记说明如下1、送料控制开关；2、设备固定装置；3、鼓风机支架；4、鼓风机；5、送料装置支架；6、送料斗；7、填料箱；8、送气调节阀；9、送料调节阀；10、送料管道；11、燃烧器；12、送料管；13、送气管。
具体实施例方式下面结合附图对本发明及设备运行方式进行详细描述。如图1所示，为本发明的生物质粉尘燃料燃烧设备的结构示意图。根据本发明的一个实施例，其生物质粉尘燃料燃烧设备包括燃烧器11，通过燃烧生物质粉尘燃料产生热量；送料机构，向该燃烧器11输送生物质粉尘燃料；鼓风机构，向该燃烧器11输送空气；以及混合及调节机构，混合及调节所述生物质粉尘燃料和所输送空气，使得所述燃烧生物质粉在该燃烧器11内充分燃烧并获得满足需求的热量。
本发明所采用的生物质粉尘燃料是将农作物秸杆、木屑、锯末、花生壳、玉米芯、 稻壳、树枝、树叶、干草通过破碎、粉碎后直接利用的燃料。其含水率的质量百分含量约为 7% _15%。生物质粉尘燃料的颗粒非常细小，其粉末状颗粒的平均粒径小于0. 1毫米。本发明的燃烧器11属于应用型燃烧炉，被用来作为燃气锅炉、秸秆气化等设备的燃烧炉。该燃烧器11不是固定形式的，根据不同的用途，可选用不同类型的现有的燃烧炉等设备，并且可以设计成不同的结构和形状。实验证明，由于生物质粉尘燃料粒径非常小， 在炉膛内由于高温、气流的作用，完全可以实现生物质粉尘燃料的煤气化及悬浮态燃烧。本发明的生物质粉尘燃料燃烧设备是一种高效多用途生物质粉尘燃料燃烧设备， 适用领域宽广，可以用在不同的领域如燃气锅炉、秸秆气化加热、砖厂砖窑加热等场合，根据不同的适用范围，燃烧器可灵活设计，可以满足多种用途。根据用途不同，燃烧器11的设计方案也不尽相同，在具体设计中应以提高热效率为最根本的设计原则。其结构应有利于实现生物质粉尘燃料的煤气化燃烧及悬浮态燃烧， 其原则为烟气在高温炉膛内停留时间长，亦可以进行多次配风，使其充分燃烧。其中，该送料机构包括填料室7，填充所述生物质粉尘燃料；送料斗6，设置在该填料室7下方并与其连通，用以输送所述生物质粉尘燃料；送料调节阀9，设置在该送料斗 6下方并与其连接，用以调节所述生物质粉尘燃料的送料量；以及送料管12，连接该送料调节阀9，按照调节后的送料量输送生物质粉尘燃料。其中，该填料室7和该送料斗6被置于送料支架5上。该鼓风机构包括鼓风机4，向该燃烧器11输送空气；送气调节阀8，设置在该鼓风机4之后并与其连接，用以调节所输送空气的送风量；以及送气管13，连接该送气调节阀8，按照调节后的送风量输送空气。其中，该鼓风机4被置于鼓风机支架3上。该混合及调节机构包括混料管10，与该送料管12和该送气管13连通，用以输送混合后的所述生物质粉尘燃料和所输送空气；混料调节阀1，与该混料管10连接，用以调节所述生物质粉尘燃料和所输送空气的总量，其中所述生物质粉尘燃料和所输送空气经过该混料调节阀1的总量调节后被送至该燃烧器11进行燃烧。图2为本发明的生物质粉尘燃料燃烧方法的流程图。下面结合图2对生物质粉尘燃料燃烧方法进行描述。由生物质粉尘燃料燃烧设备进行生物质粉尘燃料的燃烧，首先，根据燃烧设备的用途，确定单位时间所需热量以及热量的利用方式，进而计算单位时间的填料量与空气配比量，通过填料调节阀和空气调节阀控制单位时间的填料量和空气配比量，然后将配好的生物质粉尘燃料和送风量送入燃烧器11中进行燃烧。根据C+02(点燃)=C02+94千卡热量的方程式，可以计算出生物质粉尘燃料的放热量。例如当燃烧器11被用于秸秆气化设备中时，根据设备的气化指标需要的热量以及燃料的放热量，即可确定本发明的燃烧设备的燃料送料量和空气送风量。一般而言，当燃烧器11被用来作为燃气锅炉、秸秆气化等设备的燃烧炉时，所述生物质粉尘燃料的送料量的调节范围约为30kg/h-300kg/h。所输送空气的送风量的调节范围约为 500m7h-2000m7h。本发明的燃烧方法具体包括送料步骤，在填料箱7中填入生物质粉尘燃料，通过送料斗6和送料调节阀9将经过送料量调节后的生物质粉尘燃料送入上料管12中；送 风步骤，由鼓风机4鼓风，通过送气调节阀8将经过送风量调节后的所输送空气送入送气管13 中；混料步骤，在混料管10中混合所述生物质粉尘燃料和所输送空气，通过混料调节阀1将总量调节后的所述生物质粉尘燃料和所输送空气送入燃烧器11 ；以及燃烧步骤，使得所述燃烧生物质粉在该燃烧器11内充分燃烧并获得满足需求的热量。在送料和送风步骤中，根据该生物质粉尘燃料燃烧设备的单位时间所需热量，计算所述生物质粉尘燃料的单位时间消耗量和所输送空气的单位时间配比量，据此调节所述生物质粉尘燃料的送料量与所输送空气的送风量的配比、以及这两者混合后的总量。在燃烧步骤中，该燃烧器11中的温度被控制为500°C至1200°C之间，在该燃烧器 11中的气压为常压。在燃烧步骤中，所述燃烧器11中的燃烧尾气从烟囱排出。本发明的生物质粉尘燃料燃烧设备的优点如下1、相对于天然气与原煤等能源，生物质粉尘燃料具有成本低、燃烧清洁、热值高等优点，因此将燃烧生物质粉尘燃料作为中小型新兴加热源，可以降低运行成本，提高整个燃烧设备的热效率。2、彻底解决了生物质燃料在锅炉中的燃烧不充分问题。它在满足燃烧条件下可以代替天然气，燃烧后的成分为H2O和CO2，无其他污染物。3、能够稳定维持地进料，燃烧区可迅速形成高温区，燃烧充分，燃料利用率高，不冒黑烟，烟气在高温炉膛内停留时间长，热效率高。4、燃料燃烧连续，工况稳定，不受添加燃料或捅火的影响。5、操作简单、方便，无需繁杂的操作程序。6、燃料适应性广。7、本发明的燃烧设备可广泛用于旧的燃煤锅炉的改造及与新制造的生物质锅炉的配套生产，具有极好的市场应用前景。
权利要求
1.一种生物质粉尘燃料燃烧设备，包括 燃烧器(11)，通过燃烧生物质粉尘燃料产生热量； 送料机构，向该燃烧器(11)输送生物质粉尘燃料； 鼓风机构，向该燃烧器(11)输送空气；以及混合及调节机构，混合及调节所述生物质粉尘燃料和所输送空气，使得所述燃烧生物质粉在该燃烧器(11)内充分燃烧并获得满足需求的热量。
2.根据权利要求1所述的生物质粉尘燃料燃烧设备，其中，根据该生物质粉尘燃料燃烧设备的单位时间所需热量，计算所述生物质粉尘燃料的单位时间消耗量和所输送空气的单位时间消耗量，据此调节所述生物质粉尘燃料的送料量与所输送空气的送风量的配比、 以及在将这两者混合后的总量。
3.根据权利要求1所述的生物质粉尘燃料燃烧设备，其中，该送料机构包括 填料室(7)，填充所述生物质粉尘燃料；送料斗(6)，设置在该填料室(7)下方并与其连通，用以输送所述生物质粉尘燃料； 送料调节阀(9)，设置在该送料斗(6)下方并与其连接，用以调节所述生物质粉尘燃料的送料量；以及送料管(12)，连接该送料调节阀(9)，按照调节后的送料量输送生物质粉尘燃料。
4.根据权利要求3所述的生物质粉尘燃料燃烧设备，其中，该填料室(7)和该送料斗 (6)被置于送料支架(5)上。
5.根据权利要求1所述的生物质粉尘燃料燃烧设备，其中，该鼓风机构包括 鼓风机(4)，向该燃烧器(11)输送空气；送气调节阀(8)，设置在该鼓风机(4)之后并与其连接，用以调节所输送空气的送风量；以及送气管(13)，连接该送气调节阀(8)，按照调节后的送风量输送空气。
6.根据权利要求5所述的生物质粉尘燃料燃烧设备，其中，该鼓风机(4)被置于鼓风机支架⑶上。
7.根据权利要求1所述的生物质粉尘燃料燃烧设备，其中，该混合及调节机构包括 混料管(10)，与该送料管(12)和该送气管(13)连通，用以输送混合后的所述生物质粉尘燃料和所输送空气；混料调节阀(1)，与该混料管(10)连接，用以调节所述生物质粉尘燃料和所输送空气的总量，其中所述生物质粉尘燃料和所输送空气经过该混料调节阀(1)的总量调节后被送至该燃烧器(11)进行燃烧。
8.根据权利要求1所述的生物粉尘燃料燃烧设备，其中，所述生物质粉尘燃料的含水率为 7% -15%。
9.根据权利要求1所述的生物粉尘燃料燃烧设备，其中，该燃烧器(11)被用来作为燃气锅炉的燃烧器、秸秆气化设备的加热炉加热设备的燃烧炉。
10.根据权利要求1所述的生物质粉尘燃料燃烧设备，其中，所述生物质粉尘燃料为粉末状颗粒，平均粒径小于0.1毫米。
11.一种生物质粉尘燃料燃烧方法，其应用如权利要求1-10中任意一项所述的生物质粉尘燃料燃烧设备进行生物质粉尘燃料的燃烧，该方法包括送料步骤，在填料箱(7)中填入生物质粉尘燃料，通过送料斗(6)和送料调节阀(9)将经过送料量调节后的生物质粉尘燃料送入上料管(12)中；送风步骤，由鼓风机(4)鼓风，通过送气调节阀(8)将经过送风量调节后的所输送空气送入送气管(13)中；混料步骤，在混料管(10)中混合所述生物质粉尘燃料和所输送空气，通过混料调节阀(I)将总量调节后的所述生物质粉尘燃料和所输送空气送入燃烧器(11)；燃烧步骤，使得所述燃烧生物质粉在该燃烧器(11)内充分燃烧并获得满足需求的热量。
12.根据权利要求11所述的生物粉尘燃料燃烧方法，其中，所述生物质粉尘燃料的送料量的调节范围为30kg/h-300kg/h。
13.根据权利要求11所述的生物粉尘燃料燃烧设备，其中，所输送空气的送风量的调节范围为 500m7h-2000m7h。
14.根据权利要求11所述的生物质粉尘燃料燃烧方法，其中，在送料和送风步骤中，根据该生物质粉尘燃料燃烧设备的单位时间所需热量，计算所述生物质粉尘燃料的单位时间消耗量和所输送空气的单位时间配比量，据此调节所述生物质粉尘燃料的送料量与所输送空气的送风量的配比、以及这两者混合后的总量。
15.根据权利要求11所述的生物质粉尘燃料燃烧方法，其中，在燃烧步骤中，该燃烧器(II)中的温度被控制为500°C至1200°C之间，在该燃烧器(11)中的气压为常压。
16.根据权利要求11所述的生物质粉尘燃料燃烧方法，其中，在燃烧步骤中，所述燃烧器(11)中的燃烧尾气从烟囱排出。
全文摘要
一种生物质粉尘燃料燃烧设备及其燃烧方法。所述燃烧设备包括燃烧器，通过燃烧生物质粉尘燃料产生热量；送料机构，向该燃烧器输送生物质粉尘燃料；鼓风机构，向该燃烧器输送空气；以及混合及调节机构，混合及调节所述生物质粉尘燃料和所输送空气，使得所述燃烧生物质粉在该燃烧器内充分燃烧并获得满足需求的热量。本发明直接使用生物质粉尘燃料代替燃气，配有可调节送风量的鼓风机构，可适用于不同的燃烧环境，并在不同燃烧环境下使生物质粉尘燃料得以充分混合燃烧，提高了燃烧效率，减少了CO、CO2等有害气体及烟尘的污染。
文档编号F23B40/00GK102213412SQ20111008554
公开日2011年10月12日 申请日期2011年4月7日 优先权日2011年4月7日
发明者徐冬利, 翟志滨, 赵洪叶, 魏晓明 申请人:北京联合创业建设工程有限公司